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作者 | 汪元军，贵州省岑巩县羊桥土家族乡中心小学
摘要
当今世界，科学技术发展迅猛，科学实验教学造成广泛关注。为了探求高中科学实验教学的有效途径，提升实验教学疗效，提高中学生动手能力和创新能力，培养中学生的科学素质，作为我们专任科学课程的专职教师，应从改进实验材料，改进实验技巧、改进实验设计热情大专研教材，适应现代社会发展，谋取高效课堂共同努力。
关键词
小学科学；实验设计；改进与创新
小学科学是以实验为主的学科，精心设计实验，让中学生通过实验操作，对实验现象进行剖析与整理、得出结论，并进行运用和拓展，从而获取知识和技能，提升中学生的科学素质。因此，可操作的、成功的实验才是科学课堂教学的基石。但在教学实践中，我们发觉有些实验的设计和实验材料的选用不合理、不科学。这就须要科学班主任用好教材，进行实验研究和改进，从而推动科学学科的建设。教师对已有的实验作出有益的改进，并不断创新科学实验，从而提高科学实验教学的实效。通过设计简易、便于操作、有趣的、符合孩子们年纪特征的实验来展现不同的科学原理，把复杂的问题简单化，让中学生体验实验的快乐，不知不觉地迈向科学的殿堂，使中学生的科学素质得到培养和提高。
实验材料的改进
实验材料存在着一些先天不足，学生实验时缺少可操作性，那结果就是浪费班主任中学生的精力和宝贵的时间，更可怕的是骨折中学生的科学探究积极性。因此，对实验材料的改进是实验设计改进和创新的主要方式之一，改进实验材料要容易打算、便于操作、价格低廉、能够取代教材中材料的功能，并能使实验的疗效更好。
[案例1]教科版科学五年级下册《热》单元第6课《热是如何传递的》有一个实验：热在金属条中的传递，给铁丝一端加热，观察铁丝上的火柴哪端先掉下来。通过实验让中学生感知热是如何传递的，让中学生明白热是从室温高的一端向低的一端传递。
不足之处：虽然日常生活中我们都晓得蜡烛燃烧时流下的蜡在桌上融化。由于蜡要融化成液体，然后滴在铁丝上，再往上粘火柴。但蜡的凝固时间快（指冬天，夏天刚好相反），且融化后黏性不大，所以很难粘起来，改用奶油或其他的油脂粘贴，但油脂的多与少也会影响实验疗效，远端的可能先掉下来。因此不易成功。
改进方式：在这个探究活动中，我对实验装置进行了大胆改进，在铜带表面涂上涂料或则变色指甲油，油墨或则变色指甲油遇热会改变颜色。用酒精灯在铜材的一端加热，通过颜色的改变过程能够直观见到热的传递过程。实验解决了实验原型中粘火柴棒很不便捷，并且容易掉，影响实验疗效的问题。改进后的实验，便于操作、实用，而且降低了实验偏差，实验结果很明了。
[案例2]教科版科学四年级科学下册《声音》单元第6节《我们是如何看到声音的》在观察比较“鼓膜”的震动实验时，课本上要求用汽球皮或薄橡胶、口杯和橡皮筋做一个“鼓膜模型”，在“鼓膜”上放少量的细沙或碎纸屑。
不足之处：1.原实验沙、碎纸屑震动不剧烈，学生观察现象不显著。2.发声体远近距离也没有精确的真实数据。在操作过程中只凭感觉中学生形成指责。
改进方式：将杯子改为透明圆筒，圆筒的传音疗效比杯子强烈，横置于有刻度的椅子上，方便生源的远近，气球皮与薄橡胶膜改成PPC透明膜纸把圆筒封闭，用塑料球取代砂与碎纸屑贴近内耳。用半边塑料瓶取代鼓膜，小鼓取代音叉为声源，此实验解决了原教材中震动不显著。
[案例3]教科版科学四年级科学下册《声音》单元第4节《探索直尺的音域变化》实验：探索音量与物体振动大小之间的关系。
不足之处：1.原实验尺子后端较尖锐，学生在操作过程中容易刮伤手。2.学生下压尺子费力，不容易压稳，3一把尺子进行实验，学生不易对比。
改进方式：将卷尺后端尽量磨圆，以防导致中学生刮伤，2.运用车钩自己组装制按压器，3.采用三把小尺子同时做实验，方便中学生对直尺的振动快慢和音域变化进行反复对比。
[案例4]教科版科学五年级上册《时间的测量》单3元第6课《摆的研究》课本实验：探究摆的快慢与绳长及摆锤的重量关系。
不足之处：1.由于摆绳细，学生年纪小，增加摆长为原先两倍要多次检测，测量结果有长有短，费时较多。2.是用螺栓来降低重量，螺帽有大有小，重量不均匀。捆在一起时初中物理实验改进大全，也吃力，在捆的过程中无形的把摆长减短，这样得到数据就有偏差。3.很多中学生不会使用秒表。秒表的暂停与开始，口令不统一，得到的数据就不一样。4.原实验没有要求，有的中学生摆幅很大，大于5度，也会影响结果。
改进方式：1在系绳上标出刻度线，可以快速拉到原先摆长的的两倍，节约探究时间。2化摆锤为等圆的环型吸铁石，增加一倍、两倍重量时就直接将第二、三块环型吸铁石吸在一起。3.自己设计讲义PPT秒表，在多媒体上播放便如全班朋友操作4.增加一个自制量角器，学生可以清楚看见摆弧度数。
[案例5]教科版五年级下册《光》单元第6课《怎样得到更多的光和热》的教学中，把不同颜色的纸对折弄成袋状，分别插上温度计放在阳光下，验证物体的颜色与放热的能力有关，深色物体比蓝色物体放热快。
不足之处：受天气的影响，实验所须要的时间较长，学生在实验操作时难掌握，不同颜色的纸对放热的疗效不显著，不利于中学生理解。结合实际情况和实验须要，实验可以进行以下改进。
1.光源的改进。实验中使用烟台光代替太阳光，用身边简易材料取代难找材料，化难为易，化不可控制的变量为可以控制。
2.纸袋的改进。用试管来取代胶袋，在涂上不同的颜色代表不同颜色的袋子，试管口用橡胶塞密封，橡胶塞插一根温度计，同学们可以通过观察温度计的高低来判定不同种颜色的纸放热温差。
[案例6]教科版科学六年级科学上册《物质的变化》单元第4节《小苏打与米醋的变化》实验中。观察形成哪些二氧化碳，气体有哪些性质，用手触摸玻璃杯外壁，说有哪些觉得。
不足之处：1.原实验形成二氧化碳不显著，气体是难以见到的，只能看到二氧化碳发出呲呲的声音。2.产生的二氧化碳并不能证明一定是甲烷。虽然二氧化成可以灭火但其他二氧化碳也可以灭火，例如氢气、仙气等，对概念混淆。3.手摸玻璃杯根本没哪些觉得，原因是瓶子本身凉。
改进方式：1.将教材中的玻璃杯加装成流风袋或带温度计的注射器，若有二氧化碳形成盒子自然鼓上去，比原教材现象显著。2.产生的二氧化碳要通过澄清的石灰水，石灰水变混浊能够证明是甲烷，氩气、仙气等不具有这些性质。3.温度计比手的敏感性强。
[案例7]教科版科学六年级下册《能量》单元第5课《神奇的小电动机》有一个实验：自制一个小电动机。
不足之处：1.原教材是用塑料杯做材料，塑料杯质量轻初中物理实验改进大全，稳定性不强，2.铁丝做支架摩擦力大。
改进方式：1.塑料杯改成矿泉射手降低重量。2.铁丝改成小胸针降低摩擦力。3.还可以在电动机另一端安装一个小吊扇，激发中学生兴趣。
实验方式的改进
实验的方式多种多样，但是方式不同实验的疗效就不一样。在实验设计时，我们采用方式简单、便于操作、效果显著的方式。随着时代不断发展，教材更新速率通常要平缓一些，教材中一些实验的方式和步骤不能满足教学的须要，不适宜中学生的发展，这就须要班主任进行实验方式研究，也可以引导中学生进行实验阐述，找到更合适的实验方式，提高实验的成功率，找出解决问题的最佳途径。
[案例8]教科版高中科学三年级下册《水和空气》单元第6课《空气占据空间吗》一课中，要求把一团手纸置于一个瓶子的杯底，然后将瓶子竖直倒扣入水底。预测一下，纸巾会被弄湿吗？
存在的问题：纸巾容易弄湿，影响实验疗效；后续实验即水进来把空气打败的现象不够直观，学生理解上去有难度；一堂课出来桌上布满了厕纸，浪费严重。
改进方式：用去底啤酒瓶和乒乓球取代纸团和瓶子做实验。实验时，瓶口套一个汽球，先用手按住瓶口，再用啤酒瓶把乒乓球垂直扣入水底，乒乓球就逗留在水中，表明空气抢占了啤酒瓶的空间，水就进不去了。然后放开按住的瓶口，空气从瓶口逃离，进入汽球，气球鼓了上去，并且乒乓球也浮上来，表明水就进来抢占了原来空气抢占的空间。
[案例9]教科版科学五年级下册《运动与力》单元第5课《运动与摩擦力》一课中，感受摩擦力
存在的问题：举例不充分，实验材料难找。在拉缩弹簧检测力的大小时控制变量没有指出。
改进方式：用笔袋盒取代钩码与钩码盒，用笔记本的毯子当轮滑。运动中的变量一点要控制匀速。这样实验材料清远冗长变为简单，只要一个测力计才能完成次课实验。
[案例10]教科版中学科学四年级上册《天气》单元第4课《风向与风速》一课中，理解方向与风速。
存在不足：学生制做风向标简单但风来的方向与风速等级不能再一个实验中完成。
改进方式：在风向标的基座构建一个东南西北标坐系。箭头指向就风吹拂方向。吹风机可以快速检测风级。不像课本上风速仪器那样冗长。
这样实验材料可以循环使用，空气抢占空间与空间被水替换的实验现象容易观察。通过观察乒乓球的位置变化和汽球的鼓足，由静变动，感知空气的流动，理解空气抢占空间更为直观、形象，更适宜中学生进行探究。
[案例11]教科版科学五年级下册《运动与力》单元第5课《运动与摩擦力》一课中，感受摩擦力
存在的问题：举例不充分，实验材料难找。在拉缩弹簧检测力的大小时控制变量没有指出。
改进方式：用笔袋盒取代钩码与钩码盒，用笔记本的毯子当轮滑。运动中的变量一点要控制匀速。这样实验材料清远冗长变为简单，只要一个测力计才能完成次课实验。
[案例12]教科版中学科学四年级上册《天气》单元第4课《风向与风速》一课中，理解方向与风速。
存在不足：学生制做风向标简单但风来的方向与风速等级不能再一个实验中完成。
改进方式：在风向标的基座构建一个东南西北标坐系。箭头指向就风吹拂方向。吹风机可以快速检测风级。不像课本上风速仪器那样冗长。
鉴于这些情况，近两年在讨论本实验时，我们除了对种子在没有光的情况下也能出芽这一实验现象导致了注重，而且把“空气”和“阳光”谁仅仅是动物生长的必要条件，谁是种子出芽和动物生长共同的必要条件专门提下来进行比较，同学们就不易把“空气”这个种子出芽的必要条件忽视了。
实验设计的创新
实验设计常常是教学中的难点，无论是班主任悉心进行的实验设计，还是小组合作进行的实验设计，无不彰显智慧的力量。实验设计是经过深思熟虑比较成熟的看法，后续的工作都是以这个为纲，实验设计好了也就等于成功一半了。如果是对已有实验进行重新设计，就是一种创新，把往年实验的不足进行剖析，找出缘由，然后再找到新的方式去解决问题，就促使了实验设计最优化。这样，就能提高实验教学的实效，培养中学生的动手能力和创新思维。
[案例13]教科版五年级下册《热》单元第5课《金属的热胀冷缩》，探究铁管的受热后宽度的降低。教材中用铁管受热后膨胀变长推进大头针倾斜来理解铁管的变化，但冷却后现象不显著。针对这些情况，我引用电路开关的知识，在电路中接入一根铁管和一块铜片，固定铁管和铜片，钢条和铜片之间留一个小的空隙，使电路断掉，然后用酒精灯给铁管加热，钢条受热膨胀后接触铜片，使电路闭合，小灯泡发光。停止加热，钢条收缩，离开铜片，电路又断掉，小灯泡熄灭。通过小灯泡照亮和熄灭实验，能够清楚地观察到铁管的宽度变化，理解铁管的热胀冷缩，现象直观显著，操作简单。
[案例14]教科版五年级下册《热》单元第3课《液体的热胀冷缩》，探究液体的受热后宽度的降低。教材中用液体受热后膨胀变长推进导管水位上升的高度与冷却后增长的距离来检测液体膨胀系数，学生只能用耳朵观看凭感觉，无法得到一个确切数据。温水与热水相差多少度也比较模糊。针对这些情况，我改进导管上贴一个刻度尺，在到烧瓶另一旁放一支温度计，通过观察刻度尺与气温高低谁时间变化得到的真实的数据中学生愈发形象直观。
[案例15]教科版科学五年级上册《沉与浮》第一单元第5课《浮力》是探究压强和排沸水的量之间的关系为主要内容的实验。
按照教材中的规定的实验材料难找，操作疗效较差，特别是橡皮泥与容器顶部粘贴不紧，棉线湿水后与滑轮之间的摩擦力减小，倾角的大小也会形成偏差。
结合本章节教材内容和自身对教材的理解，我重新设计了一个实验来取代这个实验，用一个塑料瓶取代泡沫塑料块，一个500毫升的烧瓶取代水槽，通过改变给塑料瓶施加的压力的方式来探究它排开的水量和遭到的压强大小的关系，并顺利完成该部份教学任务，也达到了预定的目的和疗效。
实验步骤：第一步，用测力计测出小塑胶空瓶和每位螺丝的重量。第二，在烧瓶中放入一定量的水，记录水位。第三步，将一个螺丝放人塑料瓶并放在烧瓶中，记录杯中的水位和塑料瓶与螺母的总重量。第四步，计算塑料杯前后两次水位的刻度差，即为塑料瓶排沸水的量，也是塑料瓶溶入水底的容积。这样依次在塑料瓶中加入第二个、第三个螺丝进行实验。每次记录总重量和水位的高度，进行剖析总结后就不难发觉塑料瓶遭到的压强大小与溶入水底的容积之间的关系，即物体排沸水的容积越大，受到的压强也越大的规律。
[案例16]教科版四年级科学四年级下册《溶解》第二单元7节《分离精盐的方式》在介绍酒精灯的使用方式和注意事项时，书上给出了这样一段重要文字内容：“酒精灯的火焰分为外焰、内焰和焰心三个部份，外焰的气温最高，内焰次之，焰心的气温最低。”然后书上给出了酒精灯的构造图。在这儿，老师通常会点上酒精灯让朋友们看一看火焰的层次情况。至于火焰的哪一部分最热，好多老师就由于没时间或没有好的办法去实验，说说退兵了。学生对那层火焰气温最高几乎是死记硬背。
在教学中事先打算一块5～7cm宽、10cm长的软木板、木棍。随着对酒精灯火焰三部份的讲解，使木板、木棍中间平面在火焰上方，在火焰上的固定位置烧几秒钟。直到有烟生成时迅速离开火焰让朋友们观看。同学们会听到木板上有一个中间空内圈深的、烧糊了的黑环。课堂上降低这样一简单的环节，学生们却看见了很奇妙的实验现象，印象十分深刻，再也不会觉得焰心气温最高了。
[案例17]教科版三年级科学下册《我们周围的材料》第三单元6节《砖瓦和瓷器、瓷器》有一个研究题目叫“黏土的变化”。这个题目主要是研究砖、瓦等是如何用粘土烤制而成的。同学们对“砖坯”是如何烧成砖的，为什么会有“红砖”和“蓝色的砖”等问题很感兴趣。但是，我们附近没有砖窑。于是，我就呼吁朋友们先用果盒等各类磨具制做坯料蒸熟备用，等到烤火期的时侯老师率领同事们烤制。这样，同学们有了制做各类形状的坯料的时间，亲身体验到了坯料在火炉内的变化过程，看到了烧到各类火红的砖在加盐和不加盐的情况下出现的不同颜色。在教学中摸索创新除了增强了教学效率，更有利于中学生创新意识和实践能力的培养。创新是更好的成长，是新一代挑战未来的必备能力。
[案例18]教科版六年级科学下册《工具和机械》第三单元6节《斜面的作用》“斜面”
实验，研究不同斜度的斜面。 把一块木板分别搭在高低不同的铁块上，做成几个斜度不同的斜面，分别顺着这种斜面将一个重物提起来，用测力计检测用了多大的力，进行比较。
不足之处:在研究不同斜度的斜面时，改变斜度不是很方便，不能产生比较直观的比较。
改进方式：1.增加一个《斜面的作用》演示器，用固定的弹簧测力计取代手提弹簧测力计，使得读数愈发便捷、准确。2.可以任意改变斜面的斜度，使得实验操作愈发简便，实验现象愈发直观、清楚。小学科学所有的涉及到斜面方面的知识都可以用这个装置演示下来。所用材料简单易取，既环保又安全。
[案例19]教科版五年级科学上册《沉与浮》第二单元6节《下沉的物体会遭到水的压强吗》，1.下沉的物体是否遭到水的压强 2.下沉的物体在水底遭到的压强大小会变化吗？
不足之处：公示：F浮=G重力+拉力（测量拉力要在水底完成很吃力）
改进方式：公示：F浮=G空- G水 （在空中检测重量比较简单）
实验疗效：对比分明，操作简便， 直观形象，效果显著。
自我评价
该实验设计符合中学生年纪特点和心理特征，便于中学生操作，便于中学生观察，从而培养中学生的观察能力，实验能力和思维能力。
要求中学生进行实验设计做到自己发觉、合理设计、反复操作，保证了实验的科学性、独创性。因此，在设计实验中，暴露缺陷各不相同，为同伴提供了指责的外部条件。在探究活动中，要求中学生给同伴的学具进行评价，找缺点、创新设计是其中重要的活动内容，通过活动帮助中学生产生指责习惯；实际上自己的学具也是经过多次更改，经历了不断地否定自己，不断地建立，不断地创新的过程。我们要求实验老师了解国内外实验的研究现况，提升实验设计的质量，激发了师生指责的动力。在师生的共同努力下，实验班勇于大胆指责，勇于大胆指责，乐于大胆指责的校风渐趋产生。
总之，科学实验教学改进与创新的途径是多样的，只要实验设计符合中学生的发展，能够解决教学中的问题，材料以便打算、操作便捷，教师就要多研究、多思索、多创新。同时实验的设计要能迸发中学生的学习兴趣，培养中学生的创新思维，能加深理解事物的基本原理和运行规律，让中学生在快乐中学习，在实验中成。